JPWO2020004619A1 - スパッタ成膜装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、マグネトロンスパッタリングによって成膜を行う際にスパッタリングターゲットの外周部において非エロージョン領域の発生を抑制することができる技術を提供する。本発明は、真空中においてマグネトロンスパッタリング法によって一つの成膜対象物に対して成膜を行うスパッタ成膜装置である。本発明では、一つのスパッタリングターゲット７に対してスパッタ面７ａと反対側に配置され、放電時に当該スパッタリングターゲット７のスパッタ面７ａに沿う方向に移動するマグネトロン発生用の磁石装置１０と、スパッタリングターゲット７の外周部の周囲に近接配置され浮遊電位にされた内側シールド部２１と、当該内側シールド部２１の周囲に設けられ接地電位にされた導電性材料からなる外側シールド部２２とを有する。

Description

本発明は、スパッタリング装置に関し、特にマグネトロンスパッタリングによって成膜を行うスパッタ成膜装置の技術に関する。

従来、マグネトロンスパッタリング装置においては、磁場を発生させる磁石装置の構造上スパッタリングターゲット（以下、適宜「ターゲット」という。）上に生じる磁場が不均一になるため、磁束密度の高い部分にスパッタガスのイオンが集中し、その部分が磁束密度の低い部分に比べて早く削られるという問題がある。

このようなターゲットが局所的に削られる部分（エロージョン）が生じることを防ぐため、従来より磁石装置を移動させながらスパッタリングを行うようにしている。

しかし、このような手段を用いてスパッタリングを行うと、放電によって生成され磁石装置による磁場に捕捉されたプラズマが、電気的に接地された導電部材と接触した場合にプラズマ中のイオンの電荷が導電部材を通って接地部位に流れ、プラズマが消失する。このような事態を回避するために外周磁石のリングの外周全体がスパッタ面の外周部より内側に位置する範囲内で磁石装置を移動させる必要がある。

その結果、ターゲットのスパッタ面の外周部にはプラズマが到達せず、スパッタされない非エロージョン領域が残るという問題がある。
このようなターゲットの非エロージョン領域にスパッタ粒子が付着すると、異常放電などにより剥離しパーティクルの発生原因となるという問題があった。

特開２０１５−９２０２５号公報

本発明は、このような従来の技術の課題を考慮してなされたもので、その目的とするところは、マグネトロンスパッタリングによって成膜を行う際にスパッタリングターゲットの外周部において非エロージョン領域の発生を抑制することができる技術を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明は、真空中においてマグネトロンスパッタリング法によって一つの成膜対象物に対して成膜を行うスパッタ成膜装置であって、一つのスパッタリングターゲットに対してスパッタ面と反対側に配置され、放電時に当該スパッタリングターゲットのスパッタ面に沿う方向に移動するマグネトロン発生用磁石装置と、前記スパッタリングターゲットの外周部の周囲に近接配置され浮遊電位にされた内側シールド部と、当該内側シールド部の周囲に設けられ接地電位にされた導電性材料からなる外側シールド部とを有するスパッタ成膜装置である。
本発明は、前記内側シールド部に、前記スパッタリングターゲットのスパッタ面を覆うように重なる重複部が設けられているスパッタ成膜装置である。
本発明は、前記内側シールド部の重複部が、前記スパッタリングターゲットのスパッタ面の外周部の全域にわたって設けられているスパッタ成膜装置である。
本発明は、前記内側シールド部の重複部が、矩形状に形成された前記スパッタリングターゲットの対向する一対の角部と重なるように設けられているスパッタ成膜装置である。
本発明は、前記内側シールド部が、前記スパッタリングターゲットのスパッタ面の方向に張り出した張出部が設けられているスパッタ成膜装置である。
本発明は、前記内側シールド部の張出部が、前記スパッタリングターゲットのスパッタ面の外周部の全域にわたって設けられているスパッタ成膜装置である。
本発明は、前記内側シールド部の張出部が、矩形状に形成された前記スパッタリングターゲットの対向する一対の角部に設けられているスパッタ成膜装置である。
本発明は、前記スパッタリングターゲットは、その外径が前記成膜対象物の外径より大きくなるように形成されているスパッタ成膜装置である。

本発明にあっては、放電時に生成され磁石装置による磁場に捕捉されたプラズマが、ターゲットの外周部の周囲に近接配置され浮遊電位にされた内側シールド部によって遮られるため、内側シールド部の周囲に設けられ接地電位にされた導電性材料からなる外側シールド部に到達して接触することが阻止される。

その結果、本発明によれば、プラズマ中のイオンの電荷が接地電位の外側シールド部に接触することによるプラズマの消失が回避されるため、ターゲットのスパッタ面の外周部にプラズマが到達し、これによりターゲットのスパッタ面の外周部における非エロージョン領域の発生を抑制することができるので、ターゲットの非エロージョン領域に付着したスパッタ粒子の剥離に起因する成膜特性の低下を防止することができる。

本発明において、内側シールド部に、スパッタリングターゲットのスパッタ面を覆うように重なる重複部又はスパッタリングターゲットのスパッタ面の方向に張り出した張出部が設けられている場合には、この重複部によってプラズマの外側シールド部への到達をより確実に阻止することができるので、プラズマの消失に起因するターゲットのスパッタ面の外周部における非エロージョン領域の発生をより抑制して非エロージョン領域を小さくすることができるとともに、スパッタ粒子のターゲットの非エロージョン領域への付着を阻止することができるので、スパッタ粒子の剥離に起因する成膜特性の低下をより一層防止することができる。

この場合、内側シールド部の重複部又は張出部が、ターゲットの外周部の全域にわたって設けられている場合には、プラズマの外側シールド部への到達を阻止する能力並びにスパッタ粒子のターゲットの非エロージョン領域への付着阻止能力を向上させることができるので、プラズマの消失に起因するターゲットのスパッタ面の非エロージョン領域の発生をターゲットの外周部の全域にわたって抑制して非エロージョン領域を小さくすることができるとともに、スパッタ粒子のターゲットの非エロージョン領域への付着をターゲットのスパッタ面の外周部の全域にわたって阻止することができる。

また、内側シールド部の重複部が、矩形状に形成されたターゲットの対向する一対の角部と重なるように設けられている場合又は張出部が矩形状に形成されたターゲットの対向する一対の角部に設けられている場合には、例えばプラズマの軌道がターゲットの一対の角部において部分的にターゲットからはみ出す場合等において、ターゲットのスパッタ面の外周部における非エロージョン領域の発生を確実で且つ少ない材料でより効果的に抑制することができる。

（ａ）（ｂ）：本発明に係るスパッタ成膜装置の第１例を示すもので、図１（ａ）は、内部構成を示す部分断面図、図１（ｂ）は、要部の内部構成を示す平面図 （ａ）（ｂ）：本発明に係るスパッタ成膜装置の第２例を示すもので、図２（ａ）は、内部構成を示す部分断面図、図２（ｂ）は、要部の内部構成を示す平面図 （ａ）（ｂ）：本発明に係るスパッタ成膜装置の第３例の目的を説明するための図 同スパッタ成膜装置の第３例の要部の内部構成を示す平面図 （ａ）（ｂ）：本発明に係るスパッタ成膜装置の第４例を示すもので、図５（ａ）は、内部構成を示す部分断面図、図５（ｂ）は、要部の内部構成を示す平面図 本発明に係るスパッタ成膜装置の第５例の内部構成を示す平面図 複数の磁石装置を用いたスパッタ成膜装置の例を示す部分断面図 同複数の磁石装置を用いたスパッタ成膜装置の例の要部の内部構成を示す平面図

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ）（ｂ）は、本発明に係るスパッタ成膜装置の第１例を示すもので、図１（ａ）は、内部構成を示す部分断面図、図１（ｂ）は、要部の内部構成を示す平面図である。

本例のスパッタ成膜装置１は、マグネトロンスパッタリング方式のもので、後述するように接地電位にされた真空槽２を有している。

図１（ａ）に示すように、真空槽２は、真空槽２内の真空排気を行う真空排気装置３に接続されるとともに、真空槽２内にアルゴン（Ａｒ）ガス等のスパッタガスを導入可能なスパッタガス源４に接続されている。

真空槽２内には、基板ホルダ５に保持された基板（成膜対象物）６が配置されるようになっており、この基板６と対向するように、バッキングプレート８に取り付けられたターゲット７が設けられている。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、ターゲット７は、その外径が基板６の外径より大きくなるように形成されている。また、ターゲット７の外径よりバッキングプレート８の外径が大きくなるように設定されている。

このターゲット７は、例えば金属や金属酸化物からなり、真空槽２内に露出されスパッタリングされるスパッタ面７ａが基板６と対向するように配置されている。

バッキングプレート８は、絶縁物８ａを介して真空槽２の壁面に取り付けられ、これによりバッキングプレート８は真空槽２に対して電気的に絶縁されている。

バッキングプレート８は電源装置９に電気的に接続され、このバッキングプレート８を介してターゲット７に対して所定の電力（電圧）を印加するように構成されている。

電源装置９からターゲット７に印加する電力の種類は特に限定されるものではなく、直流、交流（高周波、パルス状のものも含む）のいずれであってもよい。

ターゲット７（バッキングプレート８）の外周部の周囲には、以下に説明する内側シールド部２１と外側シールド部２２が設けられている。

図１（ｂ）に示すように、本例の内側シールド部２１及び外側シールド部２２は、それぞれターゲット７及びバッキングプレート８を取り囲むように設けられている。

ここで、内側シールド部２１は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）等の絶縁性の材料やチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレス等の導電性の金属材料からなるもので、ターゲット７（バッキングプレート８）の外周部に近接配置されている。

そして、この内側シールド部２１は、真空槽２内において他の部分に対して絶縁され、その電位が浮遊電位となるように設定されている。

本例の内側シールド部２１は、矩形の枠形状に形成され（図１（ｂ）参照）、その先端部（図１（ａ）中に示す上部）がターゲット７のスパッタ面７ａより基板６側に突出して真空槽２の後述する磁石装置１０側の内壁２ａに対する距離がスパッタ面７ａに対する距離より大きくなるように構成されている。

一方、外側シールド部２２は、例えばチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレス等の導電性の金属等の材料からなり、内側シールド部２１の周囲に設けられている。

そして、本例の外側シールド部２２は、矩形の枠形状に形成され（図１（ｂ）参照）、その先端部（図１（ａ）中に示す上部）がターゲット７のスパッタ面７ａより基板６側に突出して真空槽２の後述する磁石装置１０側の内壁２ａに対する距離がスパッタ面７ａに対する距離より大きくなるように構成されている。

この外側シールド部２２は、例えば真空槽２とともに接地電位に設定され、スパッタ粒子を基板６に導くための所謂アースシールドの役割を果たすものである。

バッキングプレート８の裏面側には磁石装置１０が設けられている。
図１（ａ）（ｂ）及び後述する図３（ａ）に示すように、磁石装置１０は、ターゲット７のスパッタ面７ａ上に磁場を発生させる向きで設置された中心磁石１１と、中心磁石１１の周囲に連続的な形状で設置された外周磁石１２とを有している。

中心磁石１１はバッキングプレート８と平行な磁石固定板１３上に例えば長方体形状に配置され、外周磁石１２は磁石固定板１３上で中心磁石１１の周縁部から所定距離をおいて環状に形成され、中心磁石１１を取り囲むように配置されている。

中心磁石１１の周囲を取り囲む環状の外周磁石１２は、必ずしも一つの継ぎ目のない環形状であることを意味しない。すなわち、中心磁石１１の周囲を取り囲む形状であれば、複数の部品から構成されていてもよいし、ある部分に直線的な形状を有していてもよい。また、閉じた円環又は円環を閉じたまま変形させた形状でもよい（本例では、矩形形状のものが示されている。）。
なお、本例の磁石装置１０は、外周磁石１２（磁石固定板１３）の外径がターゲット７の外径より小さくなるようにその寸法が設定されている。

外周磁石１２と中心磁石１１は、互いに異なる極性の磁極を対向させて配置されている。すなわち、中心磁石１１と外周磁石１２はターゲット７のスパッタ面７ａに対して互いに異なる極性の磁極を向けるように配置されている。

磁石装置１０の磁石固定板１３の裏面側には、例えばＸＹステージ等の移動装置１４が配置され、磁石装置１０は移動装置１４に取り付けられている。
移動装置１４は制御部１５に接続され、制御部１５からの制御信号によって、磁石装置１０をターゲット７のスパッタ面７ａに沿って中心磁石１１の延びる方向（長手方向）に対して直交する方向に往復移動させるように構成されている。

本例では、制御部１５は、磁石装置１０を、外周磁石１２の外周部全体がターゲット７のスパッタ面７ａの外周部より内側に入る位置と、外周磁石１２の外周部の一部（本例では磁石装置１０の移動方向側の部分１２₁及び１２₂）がターゲット７のスパッタ面７ａの外周部の外側にはみ出る位置との間を往復移動させるように構成されている（図１（ａ）参照）。

そして、上述した内側シールド部２１との関係においては、磁石装置１０は、外周磁石１２の外周部全体がターゲット７のスパッタ面７ａの周囲を取り囲む内側シールド部２１の内周部に対して内側に入る位置と、外周磁石１２の外周部の一部（本例では磁石装置１０の移動方向側の部分１２₁及び１２₂）が内側シールド部２１の内周部に対して外周部側にはみ出る位置との間で移動するよう構成されている。

このような構成を有する本例において、基板６上にスパッタリングによって成膜を行う場合には、真空槽２内を真空排気するとともに、真空槽２内にスパッタガスを導入し、電源装置９からバッキングプレート８を介してターゲット７に所定の負電圧を印加する。

そして、上述したように、磁石装置１０を、外周磁石１２の外周部全体がターゲット７のスパッタ面７ａの周囲を取り囲む内側シールド部２１の内周部に対して内側に入る位置と、外周磁石１２の外周部の一部が内側シールド部２１の内周部に対して外周部側にはみ出る位置との間で往復移動させる。

以上の動作により、ターゲット７と基板６の間で放電が生じ、ターゲット７上のスパッタガスが電離され、プラズマ化する。
このプラズマ中に存在するスパッタガスのイオンは、磁石装置１０によって発生させた磁場に捕捉される。

本例では、ターゲット７に負電圧が印加されており、スパッタガスのイオンは負電位のターゲット７のスパッタ面７ａに衝突し、ターゲット材料の粒子（スパッタ粒子）を弾き飛ばす。
このスパッタ粒子が、上述した基板６の表面に到達して付着し、ターゲット材料の膜が基板６に形成される。

一方、ターゲット７のスパッタ面７ａから弾き飛ばされたスパッタ粒子の一部は、ターゲット７のスパッタ面７ａに再付着することになる。

以上述べたような本例のスパッタ成膜装置１にあっては、放電時に生成され磁石装置１０による磁場に捕捉されたスパッタガスのプラズマが、ターゲット７の外周部の周囲に近接配置され浮遊電位にされた内側シールド部２１によって遮られるため、内側シールド部２１の周囲に設けられ接地電位にされた導電性材料からなる外側シールド部２２に到達して接触することが阻止される。

その結果、本例によれば、プラズマ中のイオンの電荷が接地電位の外側シールド部２２に接触することによるプラズマの消失が回避されるため、ターゲット７のスパッタ面７ａの外周部にプラズマが到達し、これによりターゲット７のスパッタ面７ａの外周部における非エロージョン領域の発生を抑制することができるので、ターゲット７の非エロージョン領域に付着したスパッタ粒子の剥離に起因する成膜特性の低下を防止することができる。

図２（ａ）（ｂ）は、本発明に係るスパッタ成膜装置の第２例を示すもので、図２（ａ）は、内部構成を示す部分断面図、図２（ｂ）は、要部の内部構成を示す平面図である。以下、上記第１例と対応する部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、本例のスパッタ成膜装置１Ａは、ターゲット７のスパッタ面７ａを覆うように重なる重複部２１ａが設けられている内側シールド部２１Ａを有している。

ここで、内側シールド部２１Ａの重複部２１ａは、ターゲットのスパッタ面７ａに対して若干の隙間を有する矩形枠状に形成され、その開口部の縁部２１ｂがターゲット７の外径より若干小さい内径を有するように構成されている。

そして、これにより、本例の内側シールド部２１Ａの重複部２１ａは、ターゲット７のスパッタ面７ａの外周部を全域にわたって覆うように形成されている。

このような構成を有する本例によれば、ターゲット７の外周部の全域にわたって設けられた内側シールド部２１Ａの重複部２１ａによってプラズマの外側シールド部２２への到達をその内周部の全域にわたって確実に阻止することができるので、プラズマの消失に起因するターゲット７のスパッタ面７ａの外周部における非エロージョン領域の発生をターゲット７の外周部の全域にわたって抑制して非エロージョン領域を小さくすることができる。また、スパッタ粒子のターゲット７の非エロージョン領域への付着をターゲット７のスパッタ面７ａの外周部の全域にわたって阻止することができるので、スパッタ粒子の剥離に起因する成膜特性の低下をより一層防止することができる。

その他の作用効果については上述した例と同一であるのでその詳細な説明は省略する。

図３（ａ）（ｂ）は、本発明に係るスパッタ成膜装置の第３例の目的を説明するための図である。
また、図４は、同スパッタ成膜装置の第３例の要部の内部構成を示す平面図である。以下、上記第１、２例と対応する部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。

この種のマグネトロンスパッタリング装置では、磁石装置として、図３（ａ）に示す上述した磁石装置１０のように、長方体状の中心磁石１１と枠状の外周磁石１２を組み合わせたものを用いた場合に、以下のような課題がある。

すなわち、このような磁石装置１０を用いてスパッタリングを行うと、スパッタ時の放電によって生成されたプラズマ中のイオンは、磁石装置１０によって発生させた磁場トラックに捕捉されて、磁石装置１０に対応する軌道を描いて運動する。
この場合、磁石装置１０は矩形状に形成されていることから、発生する磁場トラックも矩形に近い形状になる。

しかし、実際の装置では、図３（ａ）（ｂ）に示すように、放電によって生成されたプラズマ３０中のイオンは、磁石装置１０の例えば外周磁石１２の短辺１２ｓ側から長辺１２ｌ側に方向を変えて移動する際にプラズマ３０のプラズマ密度が高くなること等の理由により、磁石装置１０の外周磁石１２の短辺１２ｓ側から長辺１２ｌ側にイオンが方向を変えて移動する角部１２ｃ、１２ｄ（対応するターゲット７の短辺７ｓ側から長辺７ｌ側にイオンが方向を変えて移動する角部７ｃ、７ｄ）において生ずる、プラズマ３０の外側に張り出す形状の部分３１、３２に沿って運動をすることになる。

その結果、このようなプラズマ３０の外側に張り出す形状の部分３１、３２に沿ってイオンが運動すると、例えばアースシールド等の接地電位の導電部材に接触するとプラズマ３０中のイオンの電荷が導電部材を通って接地部位に流れ、プラズマ３０の一部が消失してしまい、ターゲット７のスパッタ面７ａ（図１ａ参照）においてスパッタされない非エロージョン領域が残るという課題がある。

図４は、上述した課題を解決するための手段を示すものである。
図４に示すように、第３例のスパッタ成膜装置１Ｂにおいては、内側シールド部２１Ｂにおいて、矩形状に形成されたターゲット７の対向する一対の角部７ｃ、７ｄと重なるように重複部２１ｃ、２１ｄを設けるようにしたものである。

特に本例の場合は、内側シールド部２１Ｂにおいて、上述したプラズマ３０の外側に張り出す形状の部分３１、３２に対応する、ターゲット７の対向する一対の角部７ｃ、７ｄ、すなわち、図３（ａ）（ｂ）に示す磁石装置１０の外周磁石１２の短辺１２ｓ側から長辺１２ｌ側にイオンが方向を変えて移動する角部１２ｃ、１２ｄにそれぞれ対応するターゲット７の角部７ｃ、７ｄと重なるようにそれぞれ重複部２１ｃ、２１ｄが設けられている。

このような構成を有する本例によれば、ターゲット７のスパッタ面７ａの外周部における非エロージョン領域の発生を確実で且つ少ない材料でより効果的に抑制することができる。

図５（ａ）（ｂ）は、本発明に係るスパッタ成膜装置の第４例を示すもので、図５（ａ）は、内部構成を示す部分断面図、図５（ｂ）は、要部の内部構成を示す平面図である。

また、図６は、本発明に係るスパッタ成膜装置の第５例の内部構成を示す平面図である。以下、上記第１例と対応する部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。

図５（ａ）（ｂ）に示すように、本例のスパッタ成膜装置１Ｃは、ターゲット７のスパッタ面７ａの方向に張り出した張出部２３ａが設けられている内側シールド部２３を有している。

ここで、内側シールド部２３の張出部２３ａは、ターゲット７のスパッタ面７ａに対して若干の隙間を有する矩形枠状に形成され、その開口部の縁部２３ｂがターゲット７の外径より若干大きい内径を有するように構成されている。

すなわち、本例の内側シールド部２３の張出部２３ａは、上述した第２例と異なり、ターゲット７のスパッタ面７ａと重ならないように設けられている。

このような構成を有する本例においても、ターゲット７の外周部の全域にわたって設けられた内側シールド部２３の張出部２３ａによってプラズマの外側シールド部２２への到達をその内周部の全域にわたって確実に阻止することができるので、プラズマの消失に起因するターゲット７のスパッタ面７ａの外周部における非エロージョン領域の発生をターゲット７の外周部の全域にわたって抑制して非エロージョン領域を小さくすることができる。

一方、図６に示すように、第５例のスパッタ成膜装置１Ｄにおいては、内側シールド部２３において、矩形状に形成され、かつ、上述したプラズマ３０の外側に張り出す形状の部分３１、３２に対応する、ターゲット７の対向する一対の角部７ｃ、７ｄの近傍に、ターゲット７のスパッタ面７ａの方向に張り出した張出部２３ｃ、２３ｄを設けるようにしたものである。
この場合、張出部２３ｃ、２３ｄは、ターゲット７のスパッタ面７ａと重ならないように設けられている。

このような構成を有する第４例及び第５例によれば、ターゲット７のスパッタ面７ａの外周部における非エロージョン領域の発生を確実で且つより少ない材料で効果的に抑制することができる。

その他の作用効果については上述した例と同一であるのでその詳細な説明は省略する。

なお、本発明は上記実施の形態に限られず、種々の変更を行うことができる。例えば、上記実施の形態では一つの磁石装置を用いた場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、以下に説明するように、複数の磁石装置を並べて配置する場合にも適用することができる。

図７は、複数の磁石装置を用いたスパッタ成膜装置の例を示す部分断面図、図８は、同複数の磁石装置を用いたスパッタ成膜装置の例の要部の内部構成を示す平面図である。以下、上記例と対応する部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。

図７及び図８に示すように、本例のスパッタ成膜装置１Ｅは、図１（ａ）（ｂ）に示す第１例のスパッタ成膜装置１と同一の内側シールド部２１と外側シールド部２２が設けられた真空槽２を有するもので、この真空槽２内のバッキングプレート８の裏面側に、磁石装置１０ａが設けられている。

本例における磁石装置１０ａは、上述した磁石固定板１３上に、複数個（本例では５個）の磁石手段１０Ａ〜１０Ｅが設けられている。

これら磁石手段１０Ａ〜１０Ｅは、同一の構成を有し、それぞれバッキングプレート８と平行な細長い板状の磁石固定部１６ａ上に、ターゲット７のスパッタ面７ａ上に磁場を発生させる向きで設置された中心磁石１１ａと、中心磁石１１ａの周囲に連続的な形状で設置された外周磁石１２ａとを備えている。

中心磁石１１ａは磁石固定部１６ａと同一方向に延びる細長の例えば長方体形状に配置され、外周磁石１２ａは磁石固定部１６ａ上において磁石固定部１６ａと同一方向に延びる細長の環状に形成され、かつ、中心磁石１１ａの周縁部に対して所定距離をおいて中心磁石１１ａを取り囲むように配置されている。

各磁石手段１０Ａ〜１０Ｅにおいて、中心磁石１１ａの周囲を取り囲む環状の外周磁石１２ａは、上述した磁石装置１０と同様に、必ずしも一つの継ぎ目のない環形状であることを意味しない。すなわち、中心磁石１１ａの周囲を取り囲む形状であれば、複数の部品から構成されていてもよいし、ある部分に直線的な形状を有していてもよい。また、閉じた円環又は円環を閉じたまま変形させた形状でもよい（本例では、矩形形状のものが示されている。）。

各磁石手段１０Ａ〜１０Ｅの外周磁石１２ａと中心磁石１１ａは、互いに異なる極性の磁極を対向させて配置され、これにより中心磁石１１ａと外周磁石１２ａはターゲット７のスパッタ面７ａに対して互いに異なる極性の磁極を向けるように構成されている。

そして、このような構成を有する磁石手段１０Ａ〜１０Ｅは、隣接する外周磁石１２ａの長手方向の側部が対向するように同一方向に向けて近接配置されている。

本例の磁石装置１０ａでは、上記第１例の場合と同様に、磁石固定板１３が上述した移動装置１４に取り付けられており、制御部１５からの制御信号によって、磁石装置１０ａをターゲット７のスパッタ面７ａに沿って各磁石手段１０Ａ〜１０Ｅの延びる方向（長手方向）に対して直交する方向に往復移動させるように構成されている。

そして、本例では、磁石装置１０ａの磁石手段１０Ａ〜１０Ｅのうち、磁石装置１０ａの移動方向の両側に位置する磁石手段１０Ａ及び磁石手段１０Ｅにおける外周磁石１２ａの移動方向側の部分１２ａ₁及び１２ａ₂の縁部間の距離が、当該移動方向についてのターゲット７の当該移動方向について縁部間の長さより小さくなるように各磁石手段１０Ａ〜１０Ｅの寸法及び配置位置が設定されている（図８参照）。

なお、本例においては、磁石装置１０ａの各磁石手段１０Ａ〜１０Ｅの外周磁石１２ａのそれぞれについて、磁石装置１０ａの移動方向に対して直交する方向の縁部間の距離が、ターゲット７の当該移動方向に対して直交する方向の縁部間の長さより小さくなるように各磁石手段１０Ａ〜１０Ｅの寸法及び配置位置が設定されている。

そして、磁石装置１０ａを、外周磁石１２ａの外周部全体がターゲット７のスパッタ面７ａの外周より内側に入る位置と、外周磁石１２ａの外周部の一部（本例では磁石装置１０ａの移動方向側の部分１２ａ₁及び１２ａ₂）がターゲット７のスパッタ面７ａの外周部の外側にはみ出る位置との間を往復移動させるように構成されている。

一方、上述した内側シールド部２１との関係においては、磁石装置１０ａは、外周磁石１２ａの外周部全体がターゲット７のスパッタ面７ａの周囲を取り囲む内側シールド部２１の内周部に対して内側に入る位置と、外周磁石１２ａの外周部の一部（本例では移動方向側の部分１２ａ₁及び１２ａ₂）が内側シールド部２１の内周部に対して外周部側にはみ出る位置との間で移動するよう構成されている。

以上述べた本例のスパッタ成膜装置１Ｅにおいては、放電時に生成され磁石装置１０ａの各磁石手段１０Ａ〜１０Ｅによる磁場に捕捉されたスパッタガスのプラズマが、ターゲット７の外周部の周囲に近接配置され浮遊電位にされた内側シールド部２１によって遮られるため、内側シールド部２１の周囲に設けられ接地電位にされた導電性材料からなる外側シールド部２２に到達して接触することが阻止される。

その結果、本例によれば、上述した第１〜第４例の場合と同様に、プラズマ中のイオンの電荷が接地電位の外側シールド部２２に接触することによるプラズマの消失が回避されるため、ターゲット７のスパッタ面７ａの外周部にプラズマが到達し、これによりターゲット７のスパッタ面７ａの外周部における非エロージョン領域の発生を抑制することができるので、ターゲット７の非エロージョン領域に付着したスパッタ粒子の剥離に起因する成膜特性の低下を防止することができる。

さらに、本例においては、複数の磁石手段１０Ａ〜１０Ｅを有する磁石装置１０ａを用いていることから、磁場への電力集中が緩和され、これにより投入電力を大きくすることができるという効果がある。

なお、上述した例では、５個の磁石手段１０Ａ〜１０Ｅを有する磁石装置１０ａを設けた場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、６個以上の磁石手段を有する場合にも適用することができる。

また、本例の磁石装置１０ａは、上述した第２例〜第５例のスパッタ成膜装置１Ａ〜１Ｄにも適用することができる。

特に、本例の磁石装置１０ａを用いてスパッタリングを行う場合において、プラズマ中のイオンが、磁石装置１０ａの各磁石手段１０Ａ〜１０Ｅの外周磁石１２ａの短辺側から長辺側にイオンが方向を変えて移動する対向する角部において生ずる、プラズマの外側に張り出す形状の部分に沿って運動をするときには、上述した第３例のスパッタ成膜装置１Ｂ並びに第５例のスパッタ成膜装置１Ｄと組み合わせることが有効である。

すなわち、本例の磁石装置１０ａでは、各磁石手段１０Ａ〜１０Ｅに対して短辺側から長辺側にイオンが方向を変えて移動する対向する角部において、上述したようなプラズマの外側に張り出す形状の部分に沿ってイオンは運動をするが、このプラズマ中のイオンは、磁石装置１０ａの全体についても、例えば図８に示すように磁石装置１０ａの移動方向両端の磁石手段１０Ａ、１０Ｅの外周磁石１２ａの短辺側から長辺側にイオンが方向を変えて移動する対向する角部１２ｃ、１２ｄにおいて、プラズマの外側に張り出す形状の部分に沿って運動をするようになるからである。

１……スパッタ成膜装置
２……真空槽
６……基板（成膜対象物）
７……スパッタリングターゲット
７ａ…スパッタ面
７ｃ、７ｄ…角部
７ｌ…長辺
７ｓ…短辺
８……バッキングプレート
１０…磁石装置
１１…中心磁石
１２…外周磁石
２１…内側シールド部
２２…外側シールド部

Claims (8)

1. 真空中においてマグネトロンスパッタリング法によって一つの成膜対象物に対して成膜を行うスパッタ成膜装置であって、
   一つのスパッタリングターゲットに対してスパッタ面と反対側に配置され、放電時に当該スパッタリングターゲットのスパッタ面に沿う方向に移動するマグネトロン発生用磁石装置と、
   前記スパッタリングターゲットの外周部の周囲に近接配置され浮遊電位にされた内側シールド部と、
   当該内側シールド部の周囲に設けられ接地電位にされた導電性材料からなる外側シールド部とを有するスパッタ成膜装置。
2. 前記内側シールド部に、前記スパッタリングターゲットのスパッタ面を覆うように重なる重複部が設けられている請求項１記載のスパッタ成膜装置。
3. 前記内側シールド部の重複部が、前記スパッタリングターゲットのスパッタ面の外周部の全域にわたって設けられている請求項２記載のスパッタ成膜装置。
4. 前記内側シールド部の重複部が、矩形状に形成された前記スパッタリングターゲットの対向する一対の角部と重なるように設けられている請求項２記載のスパッタ成膜装置。
5. 前記内側シールド部が、前記スパッタリングターゲットのスパッタ面の方向に張り出した張出部が設けられている請求項１記載のスパッタ成膜装置。
6. 前記内側シールド部の張出部が、前記スパッタリングターゲットのスパッタ面の外周部の全域にわたって設けられている請求項５記載のスパッタ成膜装置。
7. 前記内側シールド部の張出部が、矩形状に形成された前記スパッタリングターゲットの対向する一対の角部に設けられている請求項５記載のスパッタ成膜装置。
8. 前記スパッタリングターゲットは、その外径が前記成膜対象物の外径より大きくなるように形成されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスパッタ成膜装置。
   

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